JP5033397B2 - 医用撮像装置のポジショナ用制動システム - Google Patents

Description

本発明は一般的には、制動システムに関し、さらに具体的には、医用撮像装置のポジショナ用制動システムに関する。

一般に、医用撮像装置のポジショナが、医用撮像のために患者を配置するのに用いられている。ポジショナの例としては、患者支持テーブル、並びにＣアーム及びピボットを含む血管撮影用ガントリ等がある。医用撮像装置の例としては、Ｘ線装置、ＣＴスキャナ、血管撮像装置等がある。

典型的には、ポジショナは、ポジショナ・ユニットと、長手軸、上昇軸及び傾斜軸のような様々なポジショナ軸に沿ってポジショナ・ユニットを駆動する１又は複数の駆動モータを備えた駆動機構とを含んでいる。ブレーキが駆動機構に結合されており、ポジショナ・ユニットを、医用撮像のために患者を配置するのに望ましい状態に把持する。ポジショナ・ユニットの例としては、患者支持テーブルの患者クレードル、並びに血管撮影用ガントリのＣアーム及びピボット等がある。

しかしながら、例えば血管撮影用ガントリの上昇軸や患者支持テーブルの（傾斜位での）長手軸のようなポジショナ軸に沿ったポジショナ・ユニットの移動は、重力の影響を受け易い。さらに、これらの軸は、駆動モータの動作不良や停電等の状況でポジショナ・ユニットの制御されない移動を防止する適当な制動システムを必要とし、これにより医用撮像のための安全な患者配置を可能にする。

医用撮像装置のポジショナ用の公知の制動システムとしては、重力の影響を受け易いポジショナ軸に対応する駆動機構に結合される回転ブレーキがある。例えば、患者支持テーブルでは、回転ブレーキは、患者クレードルのガイド機構に結合されたラックと係合するように構成されている駆動ピニオンのシャフトに結合される。

しかしながら、重力の影響を受け易いポジショナ軸に沿った駆動時に、ブレーキと駆動ピニオンのシャフトとの連結点以外の位置で単一点故障のような故障が発生すると、回転ブレーキが動作しても重力の影響によって患者クレードルの移動が停止しなくなる。単一点故障の一例としては、駆動ピニオンの歯の破損がある。このように、従来の制動システムでは医用撮像のために十分に安全な患者配置が可能でない、というのは、重力の影響下にあるポジショナ・ユニットの制御されない移動によって不適当な患者配置を招き、配置動作中に患者に損傷を与える虞もあるからである。

従って、当技術分野では、重力の影響を受け易いポジショナ軸に対応する駆動機構での機械的故障のような故障時に特に、重力の影響下にあるポジショナ・ユニットの制御されない移動を許さない十分に安全な制動システムが必要とされている。

一実施形態では、ポジショナ・ユニットを有するポジショナ用の制動システムが、重力の影響を受け易い軸に沿ってポジショナ・ユニットを駆動するように構成された駆動ユニットに結合されている第一のブレーキと、ポジショナ・ユニットに結合されている第二のブレーキとを含んでおり、第二のブレーキは第一のブレーキとは独立に動作するように構成されている。

他の実施形態では、医用撮像装置の患者支持テーブルが、ガイド機構に結合されている患者クレードルと、患者クレードルに結合されている駆動ユニットと、駆動ユニットに結合されている第一のブレーキと、ガイド機構に結合されており、第一のブレーキとは独立に動作するように構成されている第二のブレーキとを含んでいる。

以下の説明では、説明の一部を成す添付図面を参照し、図面には、実施可能な特定の実施形態が説明のために示されている。これらの実施形態は、当業者が実施形態を実施することを可能にするように十分に詳細に記載されており、実施形態の範囲から逸脱することなく論理的変形、機械的変形、電気的変形及び他の変形を施し得ることが理解されよう。従って、以下の詳細な説明は制限のためのものと解釈すべきではない。

本発明の様々な実施形態は、医用撮像装置のポジショナ用制動システムを提供する。但し、これらの実施形態は限定されておらず、産業用検査システム、警備用スキャナ等のような他の様々なシステムと共に具現化され得る。

図１は、本発明の一実施形態による制動システムを示しており、この制動システムは、駆動ユニット２０に結合されている少なくとも一つの第一のブレーキ１０を含んでいる。駆動ユニット２０は、重力の影響を受け易い軸に沿ってポジショナ・ユニット３０を駆動するように構成されている。少なくとも一つの第二のブレーキ４０が、ポジショナ・ユニット３０に結合されている。第二のブレーキ４０は、第一のブレーキ１０とは独立に動作するように構成されている。

もう一つの実施形態では、プロセッサ（図示されていない）が駆動ユニット２０に結合されており、駆動ユニット２０の故障に応答して第二のブレーキ４０を動作させる。この構成は、第一のブレーキ１０とは独立に、第二のブレーキ４０によるポジショナ・ユニット３０の自動的な把持を可能にする。

第一のブレーキ１０と駆動ユニット２０との連結点以外の位置で例えば停電又は剪断破損等の故障が発生したときに、特に重力の影響下では、第一のブレーキ１０が動作してもポジショナ・ユニット３０の移動が停止しない場合があることに留意されたい。本発明の一実施形態による独立に動作可能な第二のブレーキ４０の構成は、重力の影響による望ましくない移動に対するポジショナ・ユニット３０の把持、及びポジショナ・ユニット３０の制御されない移動による損傷に対する患者の安全性の向上を可能にする。

さらに他の実施形態では、ポジショナ・ユニット３０は、重力の影響を受け易い軸に沿った移動のための少なくとも一つの伸縮（telescoping）部材を有するガイド機構（図１には示されていない）を含んでいる。第二のブレーキ４０はこの伸縮部材に結合されて、駆動ユニット２０の故障時に重力の影響に対してポジショナ・ユニット３０を把持する。

ポジショナ・ユニット３０の例としては、医用撮像装置の患者支持テーブルの患者クレードル、並びに血管撮影用ガントリのＣアーム及びピボット等がある。重力の影響を受け易い軸としては、患者クレードルの傾斜位での長手軸、並びにピボット及びガントリの上昇軸等がある。

さらに他の実施形態では、第一のブレーキ１０は回転ブレーキを含んでおり、第二のブレーキ４０はリニア・ブレーキを含んでいる。第二のブレーキ４０はさらに、ガイド機構と組み合わせて確実係止構成を含んでいてもよい。

図２は、本発明の一実施形態による制動システムと共に構成されるポジショナの一例として患者支持テーブルの部分遠近図を示す。患者支持テーブルは、ガイド機構５０に沿って移動するように構成されている患者クレードル３００を含んでいる。駆動ユニット２０が患者クレードル３００に結合されている。少なくとも一つの回転ブレーキ１０１が駆動ユニット２０に結合されている。少なくとも一つのリニア・ブレーキ４０１がガイド機構５０に結合されている。

駆動ユニット２０の構成の一例としては、シャフト１０３に装着されており、被駆動部材例えば主ラック２０４に係合自在に結合されている少なくとも一つの駆動部材例えば駆動ピニオン２０２等がある。シャフト１０３は、伝動装置２０８及び主タイミング・ベルト２１０を介して駆動モータ２０６に結合されており、駆動モータ２０６からの駆動を主ラック２０４へ伝達する。主ラック２０４は、患者クレードル３００の一方の側でガイド機構５０に固定的に結合されている。

駆動ユニット２０のさらに他の実施形態は、同期ピニオン２１４に結合されて、駆動モータ２０６からの駆動を主ラック２０４と反対側の患者クレードル３００の側でガイド機構５０に固定的に結合されている同期ラック２１６へ伝達する補助タイミング・ベルト２１２を含み得る。

回転ブレーキ１０１は動作時には、駆動ピニオン２０２のシャフト１０３を回転しないように把持し、これによりガイド機構５０に沿った患者クレードル３００の移動を制止するように構成されていることに留意されたい。患者クレードル３００の傾斜位、例えば約２０°の傾斜角度では、ガイド機構５０に沿った患者クレードル３００の移動は重力の影響を受け易い。

図３及び図４は、本発明の一実施形態によるリニア・ブレーキ４０１及びガイド機構５０の構成の遠近図及び断面図をそれぞれ示す。これによれば、ガイド機構５０は少なくとも一つの伸縮部材を含んでいる。伸縮部材の構成の一例としては、伸縮レール５０４を介して結合されている上部溝型部材５０１及び下部溝型部材５０２がある。主ラック２０４は上部溝型部材５０１に固定的に装着され、同期ラック２１６は下部溝型部材５０２に固定的に装着される。この構成では、例えば第一段で主ラック２０４によって移動する距離毎に、同期ラック２１６は例えば第二段で主ラック２０４によって移動した距離の２分の１を移動し、これにより二段伸縮ガイド機構を形成する。

一実施形態では、リニア・ブレーキ４０１は伸縮レール５０４に結合される。リニア・ブレーキは例えば、故障時に伸縮レール５０４を把持する手動又は自動の楔又はクランプのような公知の機構を含んでおり、従って重力の影響下での患者クレードル３００のガイド機構５０に沿った望ましくない移動を防止する。

この構成はまた、両段の制動すなわち第一段での回転ブレーキによる制動及び第二段でのリニア・ブレーキによる制動によって、患者支持テーブルのあらゆる単一点故障を防止し、従って患者の落下を防止することに留意されたい。リニア・ブレーキ４０１及び回転ブレーキ１０１が瞬時に動作して患者クレードルを所望の位置に堅固に把持するので、撮像時の障害が回避される。

もう一つの実施形態では、リニア・ブレーキ４０１は確実係止構成を含んでおり、この構成では、楔又はクランプは、患者配置動作中に利用者が患者クレードル３００の移動を開始させるまで重力の影響に対して伸縮レール５０４を把持するように構成されている。このことが、患者クレードル３００の傾斜状態での直接制動及び患者の安全性向上を保証する。

さらに他の実施形態では、プロセッサ例えばディジタル信号処理ユニットが、エンコーダ（図示されていない）からの信号に応答してリニア・ブレーキ４０１及び回転ブレーキ１０１を動作させるように構成されている。

患者支持テーブルの動作の一例では、利用者が患者クレードル３００の長手方向の移動を開始させるときに、回転ブレーキ１０１及びリニア・ブレーキ４０１への給電がプロセッサからの命令信号に応答してイネーブルとなり、患者クレードルを解放する。一旦、患者クレードル３００が駆動モータ２０６の動作によって所望の位置に達すると、プロセッサは命令信号を発して駆動モータ２０６への給電を遮断して、患者クレードル３００を所望の位置に把持するようにリニア・ブレーキ４０１及び回転ブレーキ１０１を動作させる。

この構成は、停電又は駆動ユニット２０のあらゆる動作不良の場合に、重力の影響による患者クレードル３００の傾斜位での制御されない移動を制止することができる。故障の例としては、駆動ピニオン２０２のシャフト１０３の機械的破損、ベルト切断、又は駆動ピニオン２０２の歯の破損等がある。

尚、リニア・ブレーキ４０１はガイド機構５０に結合されているため、この構成は長手方向の往復運動損を起こしたり、システムの小型化を妨げたりしないことを特記しておく。また、駆動ユニット２０、回転ブレーキ１０１及びリニア・ブレーキ４０１には患者クレードル３００の上部から容易に到達可能であるため、プロセッサ及びエンコーダの修理、保守及び調整が簡素化される。

本発明の様々な実施形態は医用撮像装置のポジショナ・ユニット用制動システムを提供する。本発明のさらに他の実施形態は、患者クレードル３００を二段で把持する制動システムと共に構成される患者支持テーブルを提供する。

このように、本発明の様々な特定の実施形態による制動システムは、例えば駆動ユニットに発生する単一点故障のような状況でも、医用撮像のための安全な患者配置動作を行なうことを可能にする。

本発明を様々な特定の実施形態について記載したが、当業者であれば、改変を施して本発明を実施し得ることは明らかであろう。しかしながら、かかる全ての改変は、冒頭の特許請求の範囲の要旨及び範囲に網羅されているものと見做される。

本発明による制動システムの一例のブロック図である。 本発明の一実施形態による患者支持テーブルの破断遠近図である。 本発明の一実施形態による第二のブレーキの構成の破断遠近図である。 図３の側面断面図である。

符号の説明

１０ 第一のブレーキ
２０ 駆動ユニット
３０ ポジショナ・ユニット
４０ 第二のブレーキ
５０ ガイド機構
１０１ 回転ブレーキ
１０３ シャフト
２０２ 駆動ピニオン
２０４ 主ラック
２０６ 駆動モータ
２０８ 伝動装置
２１０ 主タイミング・ベルト
２１２ 補助タイミング・ベルト
２１４ 同期ピニオン
２１６ 同期ラック
３００ 患者クレードル
４０１ リニア・ブレーキ
５０１ 上部溝型部材
５０２ 下部溝型部材
５０４ 伸縮レール

Claims (10)

1. ガイド機構（５０）と、
   該ガイド機構（５０）に沿って移動する患者クレードル（３００）と、
   該患者クレードル（３００）と結合し、前記ガイド機構（５０）に沿って前記患者クレードル（３００）の長手方向に移動する伸縮レール（５０４）と、
   該患者クレードル（３００）に結合されている駆動ユニット（２０）と、
   該駆動ユニット（２０）に結合され、前記駆動ユニット（２０）の駆動を停止させる第一のブレーキ（１０）と、
   前記ガイド機構（５０）に結合され、前記伸縮レール（５０４）を把握する第二のブレーキ（４０）と、
   を備えた患者支持テーブル。
2. 前記駆動ユニット（２０）が、
   駆動モータ（２０６）と、
   主ラック（２０４）と、
   前記主ラック（２０４）に係合自在に結合され、前記駆動モータ（２０６）からの駆動を前記主ラック（２０４）へ伝達する駆動ピニオン（２０２）と、
   を含み、
   前記第一のブレーキ（１０）は、前記駆動ピニオン（２０２）のシャフト（１０３）が回転しないように把持する、請求項１に記載の患者支持テーブル。
3. 前記駆動ユニット（２０）の故障に応答して前記第二のブレーキ（４０）を動作させる少なくとも一つのプロセッサをさらに含んでいる請求項２に記載の患者支持テーブル。
4. 前記第二のブレーキ（４０）は前記伸縮レール（５０４）に係合する楔を備える、請求項２または３に記載の患者支持テーブル。
5. 前記第二のブレーキ（４０）は前記伸縮レール（５０４）に係合するクランプを備える、請求項２または３に記載の患者支持テーブル。
6. 前記ガイド機構（５０）に固定的に結合されている同期ラック（２１６）と、
   前記伸縮レール（５０４）を介して結合されている上部溝型部材（５０１）及び下部溝型部材（５０２）と、を含み、
   前記患者クレードル（３００）は前記上部溝型部材（５０１）に固定的に装着され、
   前記同期ラック（２１６）は前記下部溝型部材（５０２）に固定的に装着される、請求項１乃至５のいずれかに記載の患者支持テーブル。
7. 前記第二のブレーキ（４０）は、前記患者クレードル（３００）の移動を開始させるまで前記伸縮レール（５０４）を把持し続けるように構成されている、請求項３に記載の患者支持テーブル。
8. 前記患者クレードル（３００）の移動が開始するときに、前記第１のブレーキ（１０）及び前記第２のブレーキ（４０）への給電が前記プロセッサからの命令信号に応答してイネーブルとなり、前記患者クレードル（３００）が解放され、
   前記患者クレードル（３００）が所望の位置に達したときに、前記プロセッサは命令信号を発して駆動ユニット（２０）への給電を遮断し、前記患者クレードル（３００）を所望の位置に把持するように前記第２のブレーキ（４０）を動作させる、請求項７に記載の患者支持テーブル。
9. 前記患者クレードル（３００）を傾斜位に位置付ける手段を備える、請求項１乃至８のいずれかに記載の患者支持テーブル。
10. 前記駆動ユニット（２０）が、
    駆動モータ（２０６）と、
    主ラック（２０４）と、
    前記主ラック（２０４）に係合自在に結合され、前記駆動モータ（２０６）からの駆動を前記主ラック（２０４）へ伝達する駆動ピニオン（２０２）と、
    同期ラック（２１６）と、
    前記駆動モータ２０６からの駆動を前記同期ラック（２１６）へ伝達する補助タイミング・ベルト（２１２）と、
    を含み、
    前記第一のブレーキ（１０）は、前記駆動ピニオン（２０２）のシャフト（１０３）が回転しないように把持し、
    前記主ラック（２０４）及び前記同期ラック（２１６）は、前記同期ラック（２１６）が前記主ラック（２０４）によって移動した距離よりも少ない距離を移動するように、前記伸縮レール（５０４）を介して結合されている、請求項１乃至９のいずれかに記載の患者支持テーブル。
    

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